Вплив технологічних особливостей лазерного зварювання титан-алюмінієвих конструкцій на структуроутворення зварних з’єднань

В. Д. Шелягін, А. В. Бернацький, О. М. Берднікова, В. М. Сидорець, О. В. Сіора, С. Г. Григоренко

Інститут електрозварювання ім. Є. О. Патона НАН України, вул. Казимира Малевича, 11, 03150 Київ, Україна

Отримано: 21.06.2019; остаточний варіант - 19.12.2019. Завантажити: PDF

Досліджено вплив технологічних особливостей лазерного зварювання титан-алюмінієвих конструкцій на структуроутворення зварних з’єднань. Встановлено, що для підвищення ефективності використання лазерного випромінювання та усунення порогового ефекту віддзеркалення–поглинання випромінювання алюмінієвими поверхнями доцільно вести зварювання титанових стопів з алюмінієвими таким чином, щоб за рахунок топлення титанового стопу здійснювалося часткове обтоплення алюмінієвого стопу. Доведено, що доцільним типом зварного з’єднання є напусткове з’єднання з розташуванням титанового елементу зверху, а алюмінієвого — знизу. Засобами аналітичної растрової електронної мікроскопії та енергодисперсійного аналізу встановлено, що уздовж всієї лінії стоплення зварного з’єднання розташовується інтерметалідний прошарок, товщина якого залежить від режиму зварювання. Показано, що при виконанні лазерного зварювання з напуском 6 мм та погонною енергією 350–400 Дж/мм товщина цього прошарку є мінімальною та складає 1–5 мкм. Збільшення погонної енергії вище значення 400 Дж/мм або зменшення величини напуску не є доцільними, тому що при цьому спостерігається зростання товщини інтерметалідного прошарку до 25–100 мкм, що, в свою чергу, призводить до зниження рівня механічних характеристик. При виборі технологічних режимів лазерного зварювання напусткових з’єднань титанових стопів з алюмінієвими слід керуватися критерієм мінімізації величини інтерметалідного прошарку. Для зниження крихкості з’єднання і підвищення його механічних характеристик розмір цієї зони не повинен перевищувати 10 мкм.

Ключові слова: титан, алюміній, інтерметаліди, лазерне зварювання, напусткове з’єднання, мікроструктура, механічні властивості.

URL: http://mfint.imp.kiev.ua/ua/abstract/v42/i03/0363.html

PACS: 42.62.Cf, 61.72.Qq, 62.20.F-, 62.20.M-, 81.20.Vj, 81.70.Bt


ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА
  1. K. Martinsen, S. J. Hu, and B. E. Carlson, CIRP Annals, 64: 679 (2015). Crossref
  2. T. E. Abioye, T. O. Olugbade, and T. I. Ogedengbe, J. Emerging Trends in Engineering Appl. Sci., 8, No. 6: 225 (2017).
  3. С. М. Гуревич, В. Н. Замков , В. Е. Блащук и др., Металлургия и технология сварки титана и его сплавов (Киев: Наукова думка: 1986).
  4. Л. И. Маркашова, В. В. Арсенюк, Е. Н. Бердникова, И. Л. Богайчук, Металлофиз. новейшие технол., 23, № 10: 1403 (2001).
  5. А. В. Сиора, А. В. Бернацкий, Металлофиз. новейшие технол., 33, спец. выпуск: 569 (2011).
  6. T. DebRoy and H. K. D. H. Bhadeshia, Sci. Technol. of Welding and Joining, 15: 266 (2010). Crossref
  7. Л. И. Маркашова, В. В. Арсенюк, Г. М. Григоренко, Е. Н. Бердникова, Автоматическая сварка, № 7: 43 (2002).
  8. S. Katayama, Handbook of Laser Welding Technologies (Cambridge: Woodhead Publishing Limited: 2013). Crossref
  9. Л. И. Маркашова, В. В. Арсенюк, Г. М. Григоренко, Е. Н. Бердникова, Автоматическая сварка, № 9: 12 (2002).
  10. Л. И. Маркашова, Е. Н. Бердникова, И. И. Хомутская, Автоматическая сварка, № 1: 23 (2003).
  11. L. I. Markashova, V. V. Arsenyuk, G. M. Grigorenko, and E. N. Berdnikova, Welding International, 18: 730 (2004). Crossref
  12. A. I. Ustinov, Yu. V. Falchenko, T. V. Melnichenko, and A. N. Muraveynik, Intermetallics, 16, No. 8: 1043 (2008). Crossref
  13. S. Akhonin, V. Belous, V. Berezos, and R. Selin, Mater. Sci. Forum, 927: 112 (2018). Crossref
  14. I. L. Semenov, I. V. Krivtsun, and U. Reisgen, J. Phys. D: Appl. Phys., 49, No. 10: 105204 (2016). Crossref
  15. B. Paton, S. Akhonin, and V. Prilutsky, Proc. of the 12th World Conference on Titanium (June 19–24, 2011, Beijing) (Beijing: Science Press: 2011), vol. 2, p. 1585.
  16. V. Shelyagin, V. Khaskin, A. Bernatskyi, A. Siora, V. Sydorets, and D. Chinakhov, Mater. Sci. Forum, 927: 64 (2018). Crossref
  17. V. Yerofeyev, R. Logvinov, V. Nesterenkov, and A. Mazo, Welding International, 28: 557 (2014). Crossref
  18. L. Markashova, O. Berdnikova, T. Alekseienko, A. Bernatskyi, and V. Sydorets, Advances in Thin Films, Nanostructured Materials, and Coatings (Eds. A. D. Pogrebnjak and V. Novosad) (Singapore: Springer: 2019), p. 119. Crossref
  19. Г. М. Григоренко, В. А. Костин, С. Г. Григоренко, Металлофиз. новейшие технол., 40, № 1: 23 (2018). Crossref